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小学四年级奥数动手学数学:分割问题

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许多谜题书籍中都会有一些谜题是要将一种形状分割成至少几部分,再重新组合出其他形状.典型的谜题是将希腊十字形分成4部分而重新组合成1个正方形,如图1所示.如果十字形是由5个单位正方形所组成,则十字形变形之后得到的正方形也应具有相当于5个平方单位的面积.

 

 

 

 

此谜题的两种答案如图2与图3所示,但到底是如何完成的呢?

运用镶嵌图案的方法可以得到一种答案,如图4所示.将希腊十字形排列成镶嵌图案,然后连接相邻十字形的中心,可形成面积为5平方单位的正方形镶嵌图案.

这样即可清楚地看出如何由十字形分割出组成斜线部分正方形的4个部分.斜线部分正方形的边长为单位,也就是2×1长方形的对角线长,利用勾股定理很容易求出这个值,如图5所示.

 

 

 

 

 

 

那么就可以在十字形的镶嵌图案上移动位置,即可得到如图3所示的另一种答案.

画出一个十字形的镶嵌图案(最好是用方格纸),然后将对应于图3的正方形镶嵌图案置于其上.

运用镶嵌图案的方法,将图6所示的3种形状分割成能够重新组合成正方形的部分.

另一种分割谜题是以图6中的H形为基础,要将之分割成4个相同的部分而能重组成两个H形.

 

 

如果一个长方形能用一条直线分割为两个部分,同时这两个部分能组成一个正方形,那么这究竟是个怎样的长方形呢?

 

已知一长方形边长为16cm与9cm,试证明可将此长方形分成能够组合在一起形成正方形的两个部分(图7).

 

 

 

 

到目前为止的分割问题都是与转换成正方形的形状有关,但由著名的美国谜题家罗以德(Sam Loyd)所提出的一个分割问题即是从正方形开始,以图8所示的一个分割正方形开始,要求设法将5个部分重新组合为:

(1)一个长方形;

(2)一个直角三角形;

(3)一个平行四边形;

(4)一个希腊十字形.

 

在画这个分割图形时,请特别注意正方形内的每一条直线,如果将它们延长,都会通过顶点与正方形一边的中点.

 

 


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